SU1100179A1 - Рулевое управление с измен емым передаточным числом - Google Patents

Abstract

РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ПЕРЕЛАТОЧНЫМ ЧИСЛОМ, содержащее св занный с рулевым колесом блок формировани  сигналов углов поворота,управл емых колес с задатчиком и приводы поворота управл емых колес, включающие датчики обратной св зи и исполнительные механизмы, выходные валы которых св заны с ос ми поворота колес и датчиками обратной св зи, отличающеес  тем, что, с- целью повышени  маневренности и. эффективности управлени  колесным транспортным средством на малых скорост х движени , блок формировани  сигналов углов поворота управл емых колес содержит преобразователи сигналов, пропорциональных продольным и поперечным координатам осей поворота управл емых колес, и сумматоры, Ч1.СЛО которых в два раза меньше числа управл емых колес, привод поворота одного из управл емых колес дополнительно содержит датчик скорости, св занный с осью поворота этого колеса, и ключ, соединенный одним из входов с датчиком обратной св зи, а выходом - с исполнительным механизмом, при этом рулевое управление снабжено блоком изменени  углового передаточного числа от скорости движени , состо щим из делител  напр жени , умножител , узла сравнени , порогового элемента, двустороннего ограничител  величины большего сигнала скорости , узла выбора большей величины сигнала скорости, двух датчиков скорости и сумматора сигнала пр мой пропорциональности и сигнала рассогласовани , выход которого соединен с первь1м входом делител  напр жени , выход умножители соединен с первым (Л входом узла сравнени , выход которого соединен с первым входом сумматора сигнала Пр мой пропорциональности и сигнала рассогласовани , второй вход которого соединен с выходом задатчика, вторые входы делител  И умножител  соединены через двусторонний ограничитель величины большего сигнала скорости, узел выбора большей величины сигнала скорости с датчиками скорости, вход преобразовател  сигналов, пропорциональных продольным координатам управл емых колес, соединен с выходом делител , .выход датчика скорости соединен с :О первым входом умножител , а выход порогового элемента - с ключом.

Description

Изобретение относитс  к рулевым устройствам колесного шасси и может примен тьс  в самоходных шасси различного назначени , в частности в колесных большегрузных шасси, работающих преимущественно в маневровом .режиме. Известна гидравлическа  система рулевого управлени  транспортного средства, состо ща  из задающего ус ройства, согласующего устройства, регулируквдего дроссел , насоса, бака , гидроцилиндров и датчика скорос ти, в которой осуществл етс  зависимость углового передаточного числа от скорости движени  С 13. Недостатками гидpaвличeckoй системы  вл ютс , во-первых, изменение первоначально установленной рулевым колесом величины поворота управл емых колес при изменении скоро ти движени , во-вторых, несоверщенство работы механического датчика скорости, в-третьих, изменение углового передаточного числа происходит на всем интервале скоростей дви жени  как при переднем, так и при заднем ходах. Известно также рулевое управлени с измен емым передаточным числом, содержащее св занный с рулевым колесом блок формировани  сигналов углов поворота управл емых колес с задатчиком и приводы поворота упра л емых колес, включающие датчики обратной св зи и исполнительные мех низмы, выходные валы которых св заны с ос ми поворота колес и датчика ми обратной св зи {.21, Недостатком известного устройств  вл етс  отсутствие осуществлени  и менени  углового передаточного числа в зависимости от скорости движен транспортного средства, что ограничивает маневренность и снижает эффе тивность управлени  колесным транспортным средством на малых скорост  движени . Цель изобретени  - повышение маневренности и эффективности управлени  колесным транспортным средством на малых скорост х движени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в рулевом управлении с измен емым передаточным числом, содер жащем св занный с рулевым колесом блок формировани  сигналов углов поворота управл емых колес с задатчиком и приводы поворота управл емых колес, включающие датчики обрат ной св зи и исполнительные механизмы , выходные валы которых св заны с ос ми поворота колес и датчиками обратной св зи, блок формировани  сигналов углов поворота управл емых колес содержит преобразователи сигналов , пропорциональных продольным поперечным координатам осей поворота управл емых колес, и сумматоры, число которых в два раза меньше числа управл емых колес, привод поворота одного из управл емых колес дополнительно содержит датчик скорости, св занный с осью поворота зтого колеса , и ключ, соединенный одним из входов с датчиком обратной св зи, а выходом - с исполнительным механизмом , при этом рулевое у-правление снабжено блоком изменени  углового передаточного числа от скорости движени , состо щим из делител  напр жени , умножител , узла сравнени , порогового элемента, двустороннего ограничител  величины большего сигнала скорости, узла выбора большей величины сигнала скорости, двух датчиков скорости и сумматора сигнала пр мой пропорциональности и сигнала рассогласовани , выход которого соединен с первым входом делител  напр жени , выход умножител  соединен с первым входом узла сравнени , выход которого соединен с первым входом сумматора сигнала пр мой пропорциональности и сигнала рассогласовани , второй вход которого соединен с выходом задатчика, вторые входы делител  и умножител  соеди- . нены через двусторонний ограничитель величины большего сигнала скорости, узел выбора большей величины сигнала скорости - с датчиками скорости, вход преобразовател  сигналов, пропорциональных продольным координатам управл емых колес, соединен с выходом делител , выход датчика скорости соединен с первым входом умножител , а выход порогового элемента с ключом. На фиг. 1 изображена структурна  схема рулевого устройства; на фиг.2 схема шасси. Управл емое колесо движущегос  транспортного средства поворачиваетс  вокруг оси поворота А на угол . V - параметр, завис щий от скорости движени ; U (в/2 - координаты оси поворотаколеса в пр моугольных координатах ХОУ; R - радиус поворота При изменении величины R з диапазоне о.-V о дробь -f/v L,/(R-e/2; измен етс  в диапазоне04(-ti,/v 8/2. Такого же изменени  Дроби можно достичь, одновременно измен   L и В/г от нул  до конечной величины, а Rот конечной величины до нул . Мен   параметр v , можно получить дл  одних и тех же значений L. , 8/2 и R различные величины угла .в, , т.е. осуществить зависимость углового

передаточного числа рулевого управлени  от скорости движени , но при этом изменение величины угла е не происходит, если v мен етс  при фиксированных L , в/2 и R .

Этот принцип заложен в рулевое управление.

Рулевое колесо валом св зано, с задатчиком 1 двух сигналов, которые при повороте рулевого колеса измен ютс  в пр мой и обратной пропорциональности: первый - от нул  до максимума , а второй - от максимума до нул .

Первый сигнал задатчика 1 подаетс  на преобразователь 2, который преобразует сигнал пр мой пропорциональности в сигналы, пропорциональные поперечным координатам в/2 и -в/2 . Второй сигнал задатчика 1 обратной пропорциональности подаетс  на первые входы сумматоров 3, количество которых в два раза меньше количества управл емых колес. Выходы преобразовател  2 подсоедин ютс  к вторым входам сумматоров 3. Выходы сумматоров 3 подсоединены к второму входу датчика 4 обратной св зи каждого«привода 5 поворота управл емого колеса 6..

Кроме преобразовател  2, первый сигнал задатчика 1 подаетс  одновременно на вход датчика 7 скорости , на первый вход сумматора 8 сигнала пр мой пропорциональности и сигнала рассогласовани , на второй вход органа 9 сравнени  и на вход порогового элемента 10. На второй вход сумматора 8 поступает с органа 9 сравнени  сигнал рассогласовани ,  вл ющийс  разностью значений задающего сигнала пр мой пропорциональности и сигнала, пропорционального углу поворота управл емого колеса и данной скорости движени . Выход сумматора 8 сигнала пр мой пропорциональности и сигнала рассогласовани   вл етс  первым входом делител  11. На второй вход делител  11 через двусторонний ограничитель 12 величины большего сигнала скорости и узел 13 выбора большей величины сигнала скорости поступает сигнал скорости с датчика 14 или 15 скорости. Сигнал с делител  11 подаетс  на преобразователь 16, который преобразует его в сигналы, пропорциональные частному значений продольных координат и скорости, т.е.Ц/v и Uj/V, которые подаютс  попарно на первые входы датчиков 4 обратной св зи. Ротор датчика обратной св зи соединен с осью поворота управл емого колеса Выход датчика 4 обратной св зи соединен с входом усилител  17 мощности на трех управл емых колесах непосредственно , а на оставшемс  управл емом колесе - через ключ 18, работой кото

рого управл ет пороговый элемент 10. С осью поворота этого же управл емого колеса св зан ротор датчика 7 скорости, преобразующего углы поворота управл емого колеса, в частное 5 значений сигнала пр мой пропорциональности и сигнала, пропорционального скорости. Усилитель 17 мощности управл ет исполнительным приводом 19, состо щим из мотора и редукто0 ра, выходной вал которого соединен с осью поворота колеса.

Выход датчика 7 скорости соединен с входом умножител  20, на второй вход которого поступает такой же

5 сигнал, как на второй вход делител  11,.т.е. сигнал скорости. Выход умножител  20 подключен к первому входу органа 9 сравнени . Задатчик 1, преобразователи 2 и. 16 и сумматоVры 3 образуют блок 21 формировани  сигналов углов поворота управл емых колес, датчик 4 обратной св зи, усилитель 17 мощности и исполнительный привод 19 образуют приводы5

5 поворота трех управл емых колес, а с ключом 18 и датчиком 7 скорости привод 5 поворота оставшегос  управл емого колеса, делитель 11, умножитель 20, орган 9 сравнени , сумматор 8 сигнала пр мой пропорциональ- ности и сигнала рассогласовани , пороговый элемент 10, двусторонний ограничитель 12 величины большего сигнала скорости, узел 13 выб.ора большей величины сигнала скорости и дат5 чики 14 и 15 скорости образуют блок 22 изменени  углового передаточного числа в зависимости от скорости движени .

Представленна  схема может быть

0 выполнена на переменном или посто нном токе.

в случае переменного тока в качестве задатчика двух сигналов и датг чиков обратной св зи используют.с  синусно-косинусные вращающиес  транс-форматоры . Дл  датчика обратной св зи входами  вл ютс  обмотки возбуждени  и квадратурна , а выходом косинусна  обмотка. В качестве преобразователей используютс  трансформаторы напр жени , у которых число витков вторичных обмоток соответственно пропорционально величинам координат t,., , LJ , В/2,- 6/2 . Функции датчика скорости выполн ет трансформатор напр жени  с переменным коэффициентом трансформации, подчин ющегос  в зависимости от величины поворота ротора гиперболическому

закону от скорости, т.е. f/v при повороте как в одну, так и в другую сторону от положени  равновеси , в качестве датчиков скорости используютс  асинхронные тахогенераторы переменного тока. В случае посто нного тока в качестве задатчика двух сигналов используетс  сдвоенный потенциометр. Функции преобразователей выполн ют делители напр жени , при этом напр  жени  должны быть пропорциональны величинам координат L, , Ц , 8/г -в В качестве датчиков обратной св зи используетс  сдвоенный синусно-косинусный потенциометр, при этом выходом  вл ютс  последовательно соединенные обмотки синусна  бдного и косинусна  другого потенциометров В качестве датчика скорости используетс  потенциометр, выходное напр  жение которого зависит от поворота ротора по закону l/v при повороте как в одну, так и в другую сторону, в качестве датчиков скорости исполь зуютс  тахогенераторы посто нного тока. Дл  двух вариантов выполнени  схемы в качестве делител  и умножител  используютс  диодные функцио нальные преобразователи, выполн ющие математические операции делени  и умножени , в качестве двусторонне го ограничител  величины большего сигнала скорости - диодный двусторонний ограничитель, в качестве органа сравнени  - соответствующее диодное вычитающее устройство, в ка честве органа выбора большей величины сигнала скорости - диодный ограничитель по минимуму, на вход ко .торого поступает сигнал с одного датчика скорости, а сигнал другог датчика скорости  вл етс  напр жением смещени  этого диодного ограни чител . Рассмотрим работу схемы рулевого управлени  дл  двух случаев: поворот колесного -транспортного средств на посто нной скорости движени  и изменение скорости движени  при фик сированном повороте рулевого колеса Функционирование рулевого устройств в общем случае сводитс  к комбинаци этих двух ситуаций. Датчики скорости располагаютс  на двух крайних противоположных управл емых колесах, датчик 7 скорости и ключ располагаютс  на одном из этих двух колес. При повороте рулевого колеса от нул  до максимума, движущегос  с посто нной скоростью V колесного транспортного средства, на выходах задатчика 1 сигналы плавно измен ютс  в диапазоне. При этом на выходах преобразова телей 2 и 16 сигналы пропбрционзльны величинам о-б,/-;-и «.в,/2 . На выходе сумматоров 3 и на втором ходе датчиков 4 обратной св зи ( mc„-oв./г)-(,/г) . На первом входе датчиков обратной св зи Пороговый элемент 10 реагирует на изменение сигнала пр мой пропорциональности и сигналом 1 открывает ключ 18.-На выходе датчика обратной св зи при обработке след щим приводом нулевого сигнала имеем («,«x-06j2)-.«ei()0- .(./2)-со59,.(.)0 . При этом углы поворота колес . (t-ci m«x-0e, выходе датчика 7 скорости имеем сигнал, мен ющийс  в диапазоне ± то.х V v После умножител  20, умножающего сигнал на v , имеем сигнал, измен ющийс  в пределах о-..и,, , и поэтому на выходе узла 9 сравнени  сигнал отсутствует, следовательно, при нулевом положении рулевого колеса управл емые колеса параллельны оси ОХ, а при крайнем положении рулевого колеса оси вращени  управл емых колес пересекаютс  в точке О, и в зависимости от скорости v . движени  имеем различные угловые передаточные чистка дл  рулевого управлени . Величина напр жени  скорости может мен тьс  в диапазоне который задан нижним и верхним пределом двустороннего ограничител  величины напр жени  большего Сигнала скорости. Пусть при фиксированном повороте рулевого колеса происходит изменение скорости движени  от v, до Vj , . тогда на выходах задатчика 1 имеем . Um«x-U . При этом аналогично дл  скорости v угол поворота управл емых колес Гuuj1 0,-rarcto-l - l(m,x-Ul-06jf2J Скорость v, смен етс  на скорос V2 , но угол поворота управл емых колес не мен етс , поскольку ключ 18 закрыт нулевым сигналом с порогового элемента 10, поэтому. Spctrci .x-ll-yBi/i) и в любой момент открывани  ключа произойдет резкое самопроизвольное измене ие угла управл емых колес. Чтобы того не случилось, происходи автоматическое восстановление знак равенства следующим образом: с выхо да датчика 7 скорости сигнал t.i/v , соответствующий углу поворота данно го управл емого колеса, поступает на умножитель 20, умножающий его на v , после чего на первом входе органа 9 сравнени  имеем . На выходе органа сравнени  и ни входе сумматора 8 сигнала пр мой пропорци нальности и сигнала рассогласовани  имеем сигнал U(v2/Vi--r). С выхода сум /V. v 2 делиматора сигнал телем 11 превращаетс  в сигнал и, аналогично первому случаю, угол поворота управл емых колес f U..L. . . т.е. при изменении скорости движени име  зафиксированный угол поворота рулевого колеса, задханный сигнал пр мой пропорциональности измен етс  таким образом, что неличина вышеприведенной дроби не мен етс . Следовательно, нарушение соотретстви  угла поворота управл емых колес установленному положению рулевого колеса при изменении скорости не происходит. При повороте рул  в другую сторону все происходит аналогичным образом , только сигнал скорости в данном случае будет сниматьс  с другого датчика скорости. Это следует из того, что узел 13 выбора пропускает, сигнал, соответствующий большей из линейных скоростей, которыми обладают два передних управл емых колеса . Таким образом, на малых скорост х движени , которыми характеризуетс  маневровый режим работы колесного транспортного,средства, имеем уменьшение углового передаточного числа или уменьшение отношени  величины поворота рулевого колеса к углу по-, ворота управл емых колес. Сравнива  предлагаемое устройство с рулевыми управлени ми автомобилей - самосвалов большой и особо большой грузоподъемности, можно, отметить, что известные рулевые управлени  не обеспечивают изменени  углового передаточного числа от скорости движени . Использование предлагаемого рулевого управлени  позволит сократить врем  работы водител  с рулевым колесом при выполнении маневра на погрузочно-разгрузочных операци х, что при перевозках на небольшие рассто ни  повышает производительность подвижного состава.

Claims (1)

1. РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ ЧИСЛОМ, содержащее связанный с рулевым колесом блок формирования сигналов углов поворота управляемых колес с задатчиком и приводы поворота управляемых колес, включающие датчики обратной связи и исполнительные механизмы, выходные валы которых связаны с осями поворота колес и датчиками обратной связи, отличающееся тем, что, с· целью повышения маневренности и эффективности управления колесным транспортным средством на малых скоростях движения, блок формирования сигналов углов поворота управляемых колес содержит преобразователи сигналов, пропорциональных продольным и поперечным координатам осей поворота управляемых колес, и сумматоры, число которых в два раза меньше числа управляемых колес, привод поворота одного из управляемых колес дополнительно содержит датчик скорости, связанный с осью поворо та этого колеса, и ключ, соединенный одним из входов с датчиком обратной связи, а выходом - с исполнительным механизмом, при этом рулевое управление снабжено блоком изменения углового передаточного числа от скорости движения, состоящим из делителя напряжения, умножителя, узла сравнения, порогового элемента, двустороннего ограничителя величины большего сигнала скорости, узла выбора большей величины сигнала скорости, двух датчиков скорости и сумматора сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования, выход которого соединен · _с с первым входом делителя напряжения, ig выход умножителя соединен с первым входом узла сравнения, выход которого соединен с первым входом сумматора сигнала Прямой пропорциональности и сигнала рассогласования, второй вход которого соединен с выходом задатчика, вторые входы делителя и умножителя соединены через двусторонний ограничитель величины больше го сигнала скорости, узел выбора большей величины сигнала скорости· с датчиками скорости, вход преобразователя сигналов, пропорциональных продольным координатам управляемых колес, соединен с выходом делителя, .выход датчика скорости соединен с (первым входом умножителя, а выход порогового элемента - с ключом.

   SU .,.,1100179